Propiedades atomicas

Masa atómica

El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la determinación de la masa atómica total de un elemento.

No es fácil de definir ! Concepto de radio atómico carece de sentido estricto en el ámbito de la mecánica cuántica " La función de distribución radial disminuye gradualmente al aumentar la distancia al núcleo (!"0, cuando r"#). La función de onda tiende asintóticamente a cero " “No es posible determinar el radio atómico en átomos aislados” " No hay limites precisos para el átomo ! Se necesita una definición mas practica " del volumen atómico dependen muchas propiedades fisicas y químicas " lo único que podemos medir experimentalmente es la distancia internuclear ! Hay varios modos diferentes de asignar el tamaño a un átomo en particular dependiendo de cómo están enlazados los átomos: " radio covalente " radio metálico " radio iónico " radio de van der Waals

¿Cómo definimos el tamaño?

Radio atómico

 La heterogeneidad de situaciones de enlace diversas hace que sea necesario ser cauto cuando se comparan radios atómicos de diferentes elementos. ! Ejemplos: " Fe en su estado metálico: radio metálico " moléculas como el Cl2: radio covalente " ¿qué pasa en moléculas con enlaces múltiples como O2, N2 ! Conviene limitar las comparaciones a situaciones con enlaces similares

Radio covalente

 Moléculas diatómicas: H2, Cl 2 ! Radio covalente se define como la mitad de la distancia internuclear. " Los datos de radios atómicos se refieren a enlaces sencillos (ni dobles ni triples) # Se obtienen radios covalentes diferentes para diferentes órdenes de enlace ya que los átomos no son esferas indeformables $ O2: d(O-O)=1,21Å $ H2O2: d(O-O)=1,47 Å " Se conocen valores de radio covalente razonablemente buenos de casi todos los elementos químicos EQEM Curso 2007-08 T-8

Radio metálico

La mayor parte de los metales son sólidos cristalinos formados por empaquetamiento compacto de átomos.  Radio metálico: La mitad de la distancia internuclear entre dos átomos contiguos en el cristal.

Niveles de energía

En mecánica cuántica, un nivel energético es un estado (o conjunto de estados) cuya energía es uno de los valores posibles del operador hamiltoniano y por lo tanto su valor de energía es un valor propio de dicho operador. Matemáticamente los estados de un cierto nivel energético son funciones propias del mismo hamiltoniano.

En química y teoría atómica se parte del hecho de que los electrones que forman parte del átomo están distribuidos en "capas" o niveles energéticos. En función de la capa que ocupe un electrón tiene una u otra energía de ahí que se diga que ocupa una capa de cierto nivel energético. La existencia de capas se debe a dos hechos que limita el número de electrones por capa, y el hecho de que sólo ciertos valores de la energía están permitidos (técnicamente estos valores coinciden con los auto valores del operador hamiltoniano cuántico que describe la dinámica de los electrones que interaccionan electromagnéticamente con el núcleo atómico 

Si bien un electrón no puede adoptar cualquier tipo de energía sino sólo unas determinadas asociadas a los niveles energéticos de cada átomo, sí es posible, si se aporta energía a los electrones, que estos "salten" a otros niveles de energía superiores, pasando el átomo a estar en un estado excitado. La electrodinámica cuántica implica que estos estados excitados del átomo, donde un electrón ocupa un nivel energético alto existiendo huecos en los niveles inferiores son inestables, por lo que al cabo de unos instantes el electrón "decae" a niveles más bajos y emite la energía sobrante en forma de fotones

Interacciones eléctricas entre protones y electrones

Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.

Antes del experimento de Rutherford la comunidad científica aceptaba el modelo atómico de Thomson, situación que varió después de la experiencia de Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de los átomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa

Este tipo de estructura del átomo llevó a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moverían alrededor del núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partícula cargada acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría radiación electromagnética, perdiendo energía. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de 10 − 10s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.

Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental con una masa de 9,10 × 10–31 kg

La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0.

A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ion, una partícula con carga neta diferente de cero.

El concepto de que los electrones se encuentran en órbitas satelitales alrededor del núcleo se ha abandonado en favor de la concepción de una nube de electrones deslocalizados o difusos en el espacio, el cual representa mejor el comportamiento de los electrones descrito por la mecánica cuántica únicamente como funciones de densidad de probabilidad de encontrar un electrón en una región finita de espacio alrededor del núcleo.